Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHRWaste4Future
Polyamid soll künftig zu einem großen Anteil recycelt werden. Bei schwarzen Kunststoffen ist es allerdings schwierig, Polyamide sortenrein von anderen Kunststoffen zu trennen. Eine neuer Sortierdemonstrator kann dies nun leisten.
12 Millionen Tonnen Kunststoff werden allein in Deutschland verbraucht – pro Jahr wohlgemerkt. Ihre Herstellung setzt jährlich 33 Millionen Tonnen CO2 frei. Noch lässt die Recyclingquote zu wünschen übrig: Lediglich 47 Prozent des Kunststoffs werden werkstofflich verwertet, auf 53 Prozent wartet eine thermische Verwertung, sprich Verbrennung. Im Fraunhofer-Leitprojekt »Waste4Future« haben Forschende aus acht Fraunhofer-Instituten – darunter auch das Fraunhofer FHR – eine Möglichkeit entwickelt, den Kunststoffkreislauf zu schließen. »Unser Sortierdemonstrator ist mit verschiedenen Sensoren bestückt, die verschiedene Kunststoffe unterscheiden können «, erläutert Sven Leuchs, Wissenschaftler am Fraunhofer FHR. »Parallel dazu bilden wir den Verwertungsprozess über einen digitalen Zwilling ab, ein Bewertungsmodell ermöglicht sinnvolle Entscheidungen über die Art des Recyclings.« Das Projekt lief insgesamt vier Jahre und wurde Ende 2024 erfolgreich abgeschlossen.
Schwarze Kunststoffe wiederverwerten
Bei schwarzen Kunststoffen, wie sie beispielsweise in Armaturenbrettern von Autos verbaut sind, gestaltet sich das Sortieren dagegen schwieriger. Im letzten Projektjahr stand die Sortierung schwarzer Kunststoffe auf Basis der Terahertz-Technologie im Fokus. Optische und Nah-Infrarot-Sensoren stoßen bei schwarzem Plastik schnell an ihre Grenzen, das Forscherteam setzte hier daher auf einen am Fraunhofer FHR entwickelten Terahertz-Sensor. »Das Messsignal unseres Sensors wird durch die dielektrischen Eigenschaften der unterschiedlichen Kunststoffe verschieden beeinflusst und ist somit auch für schwarze Kunststoffe geeignet – das Signal von Polyamid unterscheidet sich klar von dem anderer Kunststoffe«, sagt Leuchs. Ist ein Kunststoff-Schnipsel von einem KI-Modell als Polyamid charakterisiert, wird er mit Hilfe eines gesteuerten Luftstroms aussortiert und in einen anderen Behälter geschossen als die restlichen Teile.
Gestartet sind die Forschenden mit acht mal acht Zentimeter großen Proben gleicher Dicke, mittlerweile können sie auch zwei mal zwei Zentimeter kleine Schnipsel erkennen – bei einer Bandgeschwindigkeit von 1,3 Meter pro Sekunde. »In einem weiteren Schritt steht nun das Sortieren schwarzer Realfraktionen an«, konkretisiert Leuchs, »deren Partikel zwar eine ähnliche Größe haben, jedoch deutlich unförmiger sind als die bisherigen Proben.«